論文の概要: Contrastive Semi-supervised Learning for Domain Adaptive Segmentation
Across Similar Anatomical Structures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.08605v1
- Date: Thu, 18 Aug 2022 02:54:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-08-19 13:32:46.870848
- Title: Contrastive Semi-supervised Learning for Domain Adaptive Segmentation
Across Similar Anatomical Structures
- Title(参考訳): 類似解剖構造全体にわたるドメイン適応セグメンテーションのためのコントラスト半教師付き学習
- Authors: Ran Gu, Jingyang Zhang, Guotai Wang, Wenhui Lei, Tao Song, Xiaofan
Zhang, Kang Li, Shaoting Zhang
- Abstract要約: クロス解剖領域適応のためのコントラスト半教師付き学習を提案する。
モデルを適用して、類似した構造をターゲットドメインに分割する。
ターゲットドメインで限定的なアノテーションのみを必要とする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 21.54339967787734
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Convolutional Neural Networks (CNNs) have achieved state-of-the-art
performance for medical image segmentation, yet need plenty of manual
annotations for training. Semi-Supervised Learning (SSL) methods are promising
to reduce the requirement of annotations, but their performance is still
limited when the dataset size and the number of annotated images are small.
Leveraging existing annotated datasets with similar anatomical structures to
assist training has a potential for improving the model's performance. However,
it is further challenged by the cross-anatomy domain shift due to the different
appearance and even imaging modalities from the target structure. To solve this
problem, we propose Contrastive Semi-supervised learning for Cross Anatomy
Domain Adaptation (CS-CADA) that adapts a model to segment similar structures
in a target domain, which requires only limited annotations in the target
domain by leveraging a set of existing annotated images of similar structures
in a source domain. We use Domain-Specific Batch Normalization (DSBN) to
individually normalize feature maps for the two anatomical domains, and propose
a cross-domain contrastive learning strategy to encourage extracting domain
invariant features. They are integrated into a Self-Ensembling Mean-Teacher
(SE-MT) framework to exploit unlabeled target domain images with a prediction
consistency constraint. Extensive experiments show that our CS-CADA is able to
solve the challenging cross-anatomy domain shift problem, achieving accurate
segmentation of coronary arteries in X-ray images with the help of retinal
vessel images and cardiac MR images with the help of fundus images,
respectively, given only a small number of annotations in the target domain.
- Abstract(参考訳): 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は、医療画像セグメンテーションの最先端のパフォーマンスを達成したが、トレーニングには多くの手動アノテーションが必要である。
SSL(Semi-Supervised Learning)メソッドはアノテーションの要件を減らすことを約束するが、データセットのサイズと注釈付き画像の数が少なくてもパフォーマンスは制限されている。
トレーニングを支援するために、同様の解剖構造を持つ既存の注釈付きデータセットを活用することは、モデルのパフォーマンスを改善する可能性がある。
しかし,対象構造物の外観や撮像モードが異なっていたため,クロス解剖領域のシフトによりさらに課題が生じた。
そこで本研究では,対象ドメインに類似する構造を分割するためにモデルを適応させるCS-CADA(Contrastive Semi-supervised Learning for Cross Anatomy Domain Adaptation)を提案する。
ドメイン特化バッチ正規化(dsbn)を用いて2つの解剖学的ドメインの特徴マップを個別に正規化し、ドメイン不変特徴の抽出を促進するクロスドメインコントラスト学習戦略を提案する。
これらはSelf-Ensembling Mean-Teacher (SE-MT)フレームワークに統合され、予測一貫性制約でラベル付けされていないターゲットドメインイメージを活用する。
CS-CADAは,網膜血管画像と心臓MR画像の併用により,X線画像における冠状動脈の正確なセグメンテーションを,ターゲット領域に少数のアノテーションのみを付与することにより,課題を解決できることを,広範囲にわたる実験により示している。
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